(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
弾性基材と、該弾性基材の外周面上に直接又は他の層を介して配置された表層とを備えた導電性ローラにおいて、
前記表層が複数のＯＨ基を有する脂肪酸アミドを含有することを特徴とする導電性ローラ。
【請求項２】
前記表層が、更に微粒子を含有することを特徴とする請求項１に記載の導電性ローラ。
【請求項３】
前記表層における前記脂肪酸アミドの含有量が0.01〜30質量％であることを特徴とする請求項１に記載の導電性ローラ。
【請求項４】
前記脂肪酸アミドは、ＯＨ価が20〜30mgKOH/gであることを特徴とする請求項１に記載の導電性ローラ。
【請求項５】
前記脂肪酸アミドが、ＯＨ基を有する脂肪酸とＮＨ2基を複数有するアミン化合物とをアミド化反応させて得たものであることを特徴とする請求項１に記載の導電性ローラ。
【請求項６】
前記ＯＨ基を有する脂肪酸が１２-ヒドロキシステアリン酸であることを特徴とする請求項５に記載の導電性ローラ。
【請求項７】
前記ＮＨ2基を複数有するアミン化合物がジアミン又はトリアミンであることを特徴とする請求項５に記載の導電性ローラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導電性ローラ、特に均一な表面粗さを有する導電性ローラに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の電子写真方式の画像形成装置においては、現像ローラ、帯電ローラ、転写ローラ、トナー供給ローラ、クリーニングローラ等として、ロール形状の導電性部材、即ち導電性ローラが多用されている。該導電性ローラは、通常、シャフトと、該シャフトの外周に配設された弾性基材とを備え、また、トナーに対する帯電性や搬送性を向上させることを目的として、上記弾性基材の表面に、更に樹脂層を備えることが多い。
【０００３】
上記導電性ローラは、所定量のトナーをローラ表面に均一に保持できることが好ましいが、ローラ表面に保持されるトナー量は、帯電したトナーが有する電荷に起因する電気的な力及びローラ表面の凹凸によって主に決定される。そのため、導電性ローラ表面上の微小な凹凸を制御して、導電性ローラのトナー搬送量を調整することで、優れた現像特性を確保することができる。これに対し、上述の樹脂層に微粒子を含有させ、樹脂層に適度な微小凹凸を持たせる技術が種々提案されている。
【０００４】
例えば、特開２００２−２９６８９７号公報（特許文献１）には、現像ローラの最外層を有機系ポリマーマトリックス中にそれと同種の有機系ポリマーからなる粒子が分散した構成とすることで、均一な表面粗さを有する上、長期の使用によっても画像不良等を生じない現像ローラが得られることが開示されている。
【０００５】
また、特開２００２−３５７９４９号公報（特許文献２）には、ベースロールと、その外周に直接もしくは他の層を介して形成された中間層と、該中間層の外周に形成された表面層とを備えた現像ロールにおいて、中間層のみに粒子を分散させた現像ロールが開示されており、該現像ローラは、表面層の保護作用により粒子が露出するのを防ぎ、長期間使用しても画像不良を発生させることことがないとされている。
【０００６】
更に、特開平１１−１６０９９８号公報（特許文献３）には、弾性層と、該弾性層上に積層された表面層とから構成される現像ローラにおいて、弾性層のＪＩＳ Ａ 硬度を50°以下とすると共に、3〜15μmの表面粗さとなるように表面層に微粒子を分散させた現像ローラが開示されており、該現像ローラは、感光体へのトナー供給量を充分に確保できる上、帯電性及び耐久性に優れているとのことである。
【０００７】
また更に、特許第３１１２４８９号公報（特許文献４）には、導電性層を有する現像ローラを具備する現像装置において、現像ローラの導電性層中に粒径が10〜150μmで弾性を有する有機高分子化合物粒子を含有させ、現像ローラ表面の十点平均粗さを5〜40μmとした現像装置が開示されており、該現像装置の現像ローラは、適度な粗さを有し、耐摩耗性に優れ、また、感光体に損傷を与えることがないとされている。
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−２９６８９７号公報
【特許文献２】特開２００２−３５７９４９号公報
【特許文献３】特開平１１−１６０９９８号公報
【特許文献４】特許第３１１２４８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、上記特許文献１〜４では、所定の粒径に揃えられた多数の粒子を分散させたコーティング液を塗工することで、ローラに表面粗さを付与しているが、コーティング液中で粒子が沈降したり凝集したりするため、コーティング液中に粒子を均一に分散させることが非常に難しく、その結果として、ローラ内の表面粗さにバラツキが発生し易い。また、ＤＩＰ方式、スプレー方式、ロールコータ方式等の種々の塗工方式が知られているが、いずれの塗工方式によっても、ローラ内の表面粗さのバラツキを抑制することは難しい。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、上記従来技術の問題を解決し、均一な表面粗さを有する導電性ローラを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討した結果、弾性基材と、表層とを備えた導電性ローラにおいて、表層に複数のＯＨ基を有する脂肪酸アミドを含有させることで、導電性ローラの表面粗さのバラツキを抑制して均一にできることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【００１２】
即ち、本発明の導電性ローラは、弾性基材と、該弾性基材の外周面上に直接又は他の層を介して配置された表層とを備え、前記表層が複数のＯＨ基を有する脂肪酸アミドを含有することを特徴とする。
【００１３】
本発明の導電性ローラの好適例においては、前記表層が、更に微粒子を含有する。この場合、導電性ローラの表面粗さのレベルを容易に調整することができる。
【００１４】
本発明の導電性ローラの他の好適例においては、前記表層における前記脂肪酸アミドの含有量が0.01〜30質量％である。脂肪酸アミドの含有量がこの範囲であれば、表層に微粒子を含有させる場合において、表層形成用の塗工液中で微粒子が沈降し難く、また、該塗工液の粘度上昇も抑制することができる。
【００１５】
本発明の導電性ローラにおいて、前記脂肪酸アミドは、ＯＨ価が20〜30mgKOH/gであることが好ましい。
【００１６】
本発明の導電性ローラの他の好適例においては、前記脂肪酸アミドが、ＯＨ基を有する脂肪酸とＮＨ2基を複数有するアミン化合物とをアミド化反応させて得たものである。ここで、前記ＯＨ基を有する脂肪酸としては、１２-ヒドロキシステアリン酸が特に好ましく、前記ＮＨ2基を複数有するアミン化合物としては、ジアミン及びトリアミンが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、弾性基材と、表層とを備え、該表層が複数のＯＨ基を有する脂肪酸アミドを含有し、表面粗さが均一な導電性ローラを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に、本発明の導電性ローラを、図を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明の導電性ローラの一例の断面図である。図示例の導電性ローラ１は、シャフト２と、該シャフト２の外周面上に形成された弾性基材３と、該弾性基材３の外周面上に形成された下塗層４と、該下塗層４の外周面上に形成された表層５とを備える。なお、シャフト１としては、金属又はプラスチック製のシャフトを用いることができ、導電性ローラの形態及び該導電性ローラを組み込む画像形成装置の機構によっては、シャフト１を省略することもできる。また、図示例の導電性ローラ１は、弾性基材３の外周面上に下塗層４を介して表層５が配設されているが、本発明の導電性ローラは、弾性基材３の外周面上に直接表層５が配設されていてもよい。更に、本発明の導電性ローラにおいては、表層５の更に外周面上に別の層を形成することも可能である。
【００１９】
本発明の導電性ローラは、上記表層５が複数のＯＨ基（アルコール性水酸基）を有する脂肪酸アミドを含有することを特徴とする。本発明の導電性ローラにおいては、表層５に含まれる複数のＯＨ基を有する脂肪酸アミドが表層５中で三次元網目構造を形成するため表層５のタレが防止されており、また、表面粗さの均一性が向上している。また、複数のＯＨ基を有する脂肪酸アミドは、表層５内で共架橋するため、ブリードすることもない。
【００２０】
本発明の導電性ローラの弾性基材３は、エラストマー又はその発泡体から主として形成され、必要に応じて導電剤等の他の成分を含むことができる。該弾性基材３に用いるエラストマーとしては、ポリウレタン、シリコーンゴム、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、天然ゴム、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム、イソプレンゴム、ポリノルボルネンゴム、ブチルゴム、クロロプレンゴム、アクリルゴム、エピクロロヒドリンゴム（ＥＣＯ）、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）及びこれらの混合物等が挙げられ、これらの中でも、ポリウレタンが好ましい。上記弾性基材３には、上記エラストマーを非発泡体として用いてもよいが、上記エラストマーを発泡剤を用いて化学的に発泡させたり、メカニカルフロス法によって空気を機械的に巻き込んで発泡させる等して、上記エラストマーを発泡体として用いることが好ましい。特には、上記弾性基材３は、メカニカルフロス法によるポリウレタンフォームからなることが好ましい。
【００２１】
本発明の導電性ローラの表層５は、樹脂を主成分とすることが好ましく、必要に応じて導電剤、硬化剤等の他の成分を含むことができる。表層５に使用する樹脂としては、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、ウレタン変性アクリル樹脂、ナイロン樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、尿素樹脂、フッ素樹脂等が挙げられる。なお、表層５に使用する樹脂は、１種でも２種以上であってもよい。
【００２２】
本発明の導電性ローラの表層５は、複数のＯＨ基を有する脂肪酸アミドを含有することを要する。ここで、表層５における脂肪酸アミドの含有量は、0.01〜30質量％の範囲が好ましく、0.5〜5質量％の範囲が更に好ましい。表層中の脂肪酸アミドの含有量が0.01質量％未満では、微粒子を表層に含有させる場合に表層形成用塗工液中での微粒子の沈降を抑制する効果が小さく、0.5質量％以上とすることで、塗工液中での微粒子の沈降を確実に防止することができる。一方、表層中の脂肪酸アミドの含有量が30質量％を超えると、表層形成用の塗工液の粘度が著しく上昇して塗膜（表層）にムラが発生するおそれがあり、5質量％以下とすることで、塗工液の粘度上昇を十分に防止することができる。なお、表層５に使用する脂肪酸アミドは、１種でも２種以上であってもよい。
【００２３】
また、上記脂肪酸アミドは、ＯＨ価が20〜30mgKOH/gであることが好ましい。使用する脂肪酸アミドのＯＨ価が20mgKOH/g未満では、脂肪酸アミドが十分に三次元網目構造を形成できず、脂肪酸アミドがブリードするおそれがあり、一方、ＯＨ価が30mgKOH/gを超えると、ＯＨ価が高くなり、相対的にイソシアネート分率が高くなって、樹脂の硬化阻害などが発生してしまうからである。
【００２４】
上記脂肪酸アミドは、ＯＨ基（アルコール性水酸基）を有する脂肪酸とＮＨ2基を複数有するアミン化合物とをアミド化反応させて合成することができる。ここで、ＯＨ基を有する脂肪酸としては、１２-ヒドロキシステアリン酸、リシノール酸等が挙げられ、これらの中でも１２-ヒドロキシステアリン酸が特に好ましい。一方、ＮＨ2基を複数有するアミン化合物としては、式：Ｒ(ＮＨ2)2で表されるジアミン、及び式：Ｒ'(ＮＨ2)3で表されるトリアミンが好ましい。なお、式中、Ｒは２価の置換又は非置換の炭化水素基であり、Ｒ'は３価の置換又は非置換の炭化水素基である。ここで、ＮＨ2基を複数有するアミン化合物として、具体的には、エチレンジアミン、トリメチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ペンタメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、ジエチレントリアミン等が挙げられる。
【００２５】
本発明の導電性ローラの表層５は、更に微粒子を含有することが好ましい。表層５に微粒子を含有させることで、導電性ローラの表面粗さのレベルを容易に調整することができる。なお、本発明の導電性ローラの表層５は、上述したＯＨ基を複数有する脂肪酸アミドを含有し、該脂肪酸アミドが塗工液中における微粒子の沈降を抑制する効果を有するため、微粒子を単独で使用したローラよりも、表面粗さの均一性が高い。ここで、微粒子としては、球状ウレタン樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、ポリエチレン、ポリアミド樹脂、メラミン樹脂等からなる微粒子が挙げられる。また、特に限定されるものではないが、上記表層５における微粒子の含有量は、0.5〜10質量％の範囲が好ましく、使用する微粒子の粒径は、平均粒径Ｄ50が5μm〜15μmの範囲にあることが好ましく、平均粒径Ｄ50が10μm程度であることが特に好ましい。
【００２６】
本発明の導電性ローラの表層５は、該表層を構成する各成分を含む塗料（塗工液）を調製し、該塗料をディッピング法やスプレー法により塗布し、乾燥する方法が好ましく用いられる。ここで、使用する塗料は、溶剤系であることが好ましく、該溶剤としては、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン系溶剤、トルエン、メチルシクロヘキサン、エチルシクロヘキサン等の炭化水素系溶剤、酢酸エチル、酢酸イソプロピル等のエステル系溶剤、メタノール、イソプロパノール等のアルコール系溶剤、ジメチルホルムアミド等のアミド系溶剤等の各種有機溶剤が挙げられる。
【００２７】
また、本発明の導電性ローラは、下塗層４を備えてもよい。ここで、該下塗層４は、水系樹脂を主成分とすることが好ましく、水系樹脂を含有する水系塗料をディッピング法やスプレー法により弾性基材３上に塗布し、乾燥することで、下塗層４を形成することができる。上記水系樹脂としては、水溶性タイプ、エマルジョンタイプ、サスペンジョンタイプ等のいずれのタイプでもよく、また、カルボキシル基、水酸基、アミノ基等の活性水素を有する水系樹脂が好ましい。該水系樹脂として、具体的には、アクリル系、ウレタン系、ポリエステル系、ポリジオキソラン等の温水可溶性系の樹脂、クロロプレンゴム（ＣＲ）、天然ゴム（ＮＲ）、スチレン-ブタジエンゴム（ＳＢＲ）等のラテックス類が挙げられる。なお、本発明の導電性ローラは、下塗層４を有していなくてもよいし、また、下塗層４を有する場合において、下塗層４の層数は、一層でも二層以上であってもよい。なお、上記表層５が溶剤系の塗料から形成される場合、水系樹脂を主成分とする下塗層４を弾性基材３の外周面上に配設することで、弾性基材３が表層用塗料中の溶剤で溶解又は膨潤することを防止できる。
【００２８】
上記弾性基材３、表層５及び下塗層４には、導電剤等の従来公知の添加剤を目的に応じて添加することができる。なお、導電剤としては、特に制限はなく、導電性カーボン、金属酸化物粉末、金属粉末、イオン導電剤等が挙げられる。
【００２９】
上述した本発明の導電性ローラは、表面の均一性に優れ、また、表面から脂肪酸アミドがブリードすることがなく、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の電子写真方式の画像形成装置の現像ローラ、帯電ローラ、転写ローラ、トナー供給ローラ、クリーニングローラ等の各種ローラとして有用である。
【実施例】
【００３０】
以下に、実施例を挙げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明は下記の実施例に何ら限定されるものではない。
【００３１】
（実施例１）
直径8mm、長さ260mmの芯金の外周上に、厚さ4mm、長さ240mmの弾性基材が配設されたローラ本体部を用意した。なお、弾性基材は、メカニカルフロス法によって形成されたポリウレタンフォームからなり、導電性を付与するためにポリウレタン 100質量部に対してアセチレンブラック 2質量部及びイオン導電剤 0.2質量部が添加されている。一方、カプロラクトン系ポリウレタン樹脂（溶剤系塗料）100質量部と、イソシアヌレート変性ＨＤＩ（ヘキサメチレンジイソシアネート）50質量部と、アセチレンブラック 20質量部と、脂肪酸アミド［伊藤製油(株)製, Ａ-Ｓ-Ａ Ｔ-５３０ＳＦ, ＯＨ価＝25mgKOH/g, 粒径＝6μm, １２-ヒドロキシステアリン酸（脂肪酸）とエチレンジアミン（アミン）とから合成したＯＨ基を複数有する脂肪酸アミド］10質量部とをメチルエチルケトン（溶剤）に溶解させて表層用塗料を調製した。次に、上記ローラ本体部を表層用塗料にＤＩＰ塗装及び乾燥して、ローラ本体部の外周面上に厚さ10μmの表層を形成した。得られたローラの表面粗さをＪＩＳ Ｂ ０６０１に準拠して、表面粗さ計（接触式）によりローラの長手方向に測定した。なお、測定点は周方向８点／長手方向５点の合計４０点とした。また、上記のようにして作製された導電性ローラを現像ローラとしてプリンターカートリッジに装着し、ヒューレット・パッカード社製Ｌａｓｅｒ Ｊｅｔ４０５０にて画像試験を実施し、初期画像における画像濃度のムラを評価した。これらの結果を表１に示す。
【００３２】
（実施例２）
カプロラクトン系ポリウレタン樹脂（溶剤計塗料）100質量部と、イソシアヌレート変性ＨＤＩ 50質量部と、アセチレンブラック 20質量部と、脂肪酸アミド［伊藤製油(株)製, Ａ-Ｓ-Ａ Ｔ-５３０ＳＦ］10質量部と、球状ウレタン樹脂10［Ｄ50＝10μm］10質量部とをメチルエチルケトンに溶解させて調製した表層用塗料を使用した以外は、実施例１と同様にして導電性ローラを作製し、得られたローラに対して、表面粗さ測定及び画像試験を行った。結果を表１に示す。
【００３３】
（実施例３）
クロロプレン・メタクリル酸共重合物［昭和電工(株)製, 商品名：ショウプレン ＳＲＸ-１４１１］100質量部とケッチェンブラック3.5質量部とを水に溶解・分散させて調製した下塗層用塗料に、実施例１で準備したのと同様のローラ本体部をＤＩＰ塗装及び乾燥して、ローラ本体部の外周面上に厚さ50μmの下塗層を形成した。該下塗層付きのローラ本体部に対して実施例１と同様の表層用塗料を用いて表層を形成して導電性ローラを得た。得られたローラに対して、表面粗さ測定及び画像試験を行い、表１に示す結果を得た。
【００３４】
（比較例１）
カプロラクトン系ポリウレタン樹脂（溶剤計塗料）100質量部と、イソシアヌレート変性ＨＤＩ 50質量部と、アセチレンブラック 20質量部と、球状ウレタン樹脂10［Ｄ50＝10μm］10質量部とをメチルエチルケトンに溶解させて調製した表層用塗料を使用した以外は、実施例１と同様にして導電性ローラを作製し、得られたローラに対して、表面粗さ測定及び画像試験を行った。結果を表１に示す。
【００３５】
（比較例２）
実施例３と同様にして作製した下塗層付きのローラ本体部に比較例１と同様の表層用塗料を用いて表層を形成して導電性ローラを得た。得られたローラに対して、表面粗さ測定及び画像試験を行い、表１に示す結果を得た。
【００３６】
【表１】
0005183867.tif 000002
【００３７】
表１から明らかなように、表層用塗料中にＯＨ基を複数有する脂肪酸アミドを添加することで、ローラの表面粗さのバラツキが小さくなる。また、実施例１及び実施例３の比較から明らかなように、下塗層の有無による影響はなく、表面粗さのレベルも同等であった。更に、ＯＨ基を複数有する脂肪酸アミドと共に球状微粒子を添加した場合、球状微粒子の沈降が起こらないため、表面粗さが均一となった（実施例２）。一方、ＯＨ基を複数有する脂肪酸アミドを添加せずに、球状微粒子を添加した場合、球状微粒子が沈降して、表面粗さのバラツキが大きくなった（比較例１及び２）。また更に、画像試験の結果から明らかなように、表面粗さの均一性が高い実施例のローラを現像ローラとして使用することで、ムラのない均一な画像を形成することができた。
【００３８】
（比較例３）
ポリカプロラクトン系ポリウレタン樹脂 100質量部とイソシアヌレート変性ＨＤＩ（硬化剤）50質量部とからなる塗膜を基板上に形成し、ソックスレー抽出（溶剤：アセトン, 8時間）によって塗膜からの溶出量（ブリード量）を測定した。結果を表２に示す。
【００３９】
（実施例４）
ポリカプロラクトン系ポリウレタン樹脂 100質量部とイソシアヌレート変性ＨＤＩ（硬化剤）50質量部と脂肪酸アミド［伊藤製油(株)製, Ａ-Ｓ-Ａ Ｔ-５３０ＳＦ, ＯＨ価＝25mgKOH/g］10質量部とからなる塗膜を基板上に形成し、比較例３と同様にして塗膜からの溶出量を測定した。結果を表２に示す。
【００４０】
（比較例４）
ポリカプロラクトン系ポリウレタン樹脂 100質量部とイソシアヌレート変性ＨＤＩ（硬化剤）50質量部と脂肪酸アミド［共栄社化学製, ＳＰ-１０００, ＯＨ基を有さない脂肪酸アミド］10質量部とからなる塗膜を基板上に形成し、比較例３と同様にして塗膜からの溶出量を測定した。結果を表２に示す。
【００４１】
【表２】
0005183867.tif 000003
【００４２】
実施例４と比較例４の比較から、ＯＨ基を有さない脂肪酸アミドに代えてＯＨ基を複数有する脂肪酸アミドを添加することで、ブリード量を大幅に低減できることが分る。これは、脂肪酸アミド中のＯＨ基が塗料中のＮＣＯ基と反応してブリードし難くなった為と思われる。なお、ＯＨ基を有さない脂肪酸アミドを含有させた比較例４の塗膜は、ソックスレー抽出によって膨潤した。ここで、比較例３の結果から溶出量の内0.67％は脂肪酸アミド以外の成分に由来するものと推定されるため、ＯＨ基を有さない脂肪酸アミドに代えてＯＨ基を複数有する脂肪酸アミドを添加することで、ブリード量を約1/3に低減できることが分る。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の導電性ローラの一例の断面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１  導電性ローラ
２  シャフト
３  弾性基材
４  下塗層
５  表層
【図１】
0005183867.tif 000004